本发明涉及电池领域，具体的涉及一种高容量锂离子二次电池的制备方法。
背景技术：
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随着信息时代的到来，从新能源技术开发和应用来看，特别是笔记本电脑、移动电话、数码相机等电子和信息产业的迅速发展，以及航空航天和军用电子设备的发展，对移动电源能量密度和循环性能的要求也越来越高，促进了高容量二次电化学电源的发展。目前使用的二次电池主要有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池。随着人们环保意识的增强，铅、镉等有毒金属的使用日益受到限制，研制开发新一代的可充式高能绿色环保电池成为紧迫任务。
锂离子电池是伴随着金属锂二次电池发展起来的新一代二次电池，具有开路电压高、能量密度大、使用寿命长、无记忆效应、无污染以及自放电率小等优点。自从20世纪90年代初商品化以来，发展十分迅速，已被广泛应用于各类便携式电子设备，也是电动汽车的理想能源之一。锂离子电池正在向高性能(即高比能量、长寿命、安全性)、低成本的方向发展，开发出具有自主知识产权的适用于高性能新型电池材料和技术，不仅具有良好的经济和社会效益，更具有重要的战略意义。现在商业化使用的锂离子电池基本上采用碳材料作为负极材料和高电位嵌锂化合物作为正极材料，电解液采用含锂盐的有机溶剂，但进一步提高比容量和首次充放电效率、降低成本和提高安全性仍将是研究的热点。其中开发新型高容量、长寿命的正负极嵌锂材料是提高锂离子电池性能的关键所在。
技术实现要素：
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本发明的目的是提供一种高容量锂离子电池的制备方法，该制备周期短，效率高，制得的锂离子二次电池容量大，比功率高，充放电性能好，安全，稳定性优异。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高容量锂离子二次电池的制备方法，包括以下步骤：
(1)正极板的制备：
将正极活性物质、导电剂、粘结剂溶于N-甲基吡咯烷酮中，在真空度不高于0.08MPa，在1000转/分的状态下搅拌10-20h，得到混合浆料，将混合浆料在1000W的功率下超声10-15h，超声结束后过100目筛网，得到正极浆料；将制得的正极浆料涂布于正极集电体表面，并进行加热干燥，得到正极板；
(2)负极板的制备：
首先将钴板用砂纸抛光，清洗干燥后置于激光加工器基台上，然后将聚焦高能密度脉冲激光束在含氧气氛中聚焦于清洁后的钴板表面，最后将激光束以均匀的速度对钴板表面进行扫描处理，制得CoO/Co复合材料，其作为锂离子二次电池的负极板；
(3)组装：
将正极板、隔膜、负极板依次卷绕形成极芯，将极芯置于电池壳中，并向电池壳中加入电解液，然后密封，制得高容量锂离子二次电池。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述正极活性物质为镍钴锰酸锂。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述导电剂为导电石墨、碳纳米管、乙炔黑中的一种。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述粘结剂为聚丙烯腈衍生物、聚偏二氟乙烯、丁苯橡胶、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚苯硫醚、环氧树脂中的一种。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述正极集电体为铝箔。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述聚焦高能密度脉冲激光为飞秒、皮秒或纳秒型，激光波长为紫外光、可见光或红外光，激光频率为1KHZ-10MHZ，激光脉冲能量为0.01μJ-1mJ，激光扫描速度为0.1mm/s-10m/s，间距为0.001-2mm。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述含氧气氛为空气气氛。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，制得的CoO/Co复合材料，CoO是由3-5nm的单个颗粒随机堆积在钴板表面而成的具有多孔性质的微米级颗粒组成
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述隔膜为聚酰亚胺多孔薄膜，其孔隙率为35-70％，平均孔直径为30-60nm。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述电解液为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、六氟磷酸锂的混合物或碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、γ-丁内酯、六氟磷酸锂的混合物或碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、丁酸乙酯、六氟磷酸锂的混合物或碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、六氟磷酸锂的混合物。
本发明具有以下有益效果：
本发明采用激光烧蚀的方法制得CoO/Co复合材料作为锂离子二次电池的负极板，其比容量大，制得的纳米CoO直接生长于钴板，结合牢固，稳定性好；
本发明选择合适的正极材料、隔膜以及电解液，制得的锂离子二次电池循环稳定性好，具有较高的容量，功率密度大，安全性能好。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种高容量锂离子二次电池的制备方法，包括以下步骤：
(1)正极板的制备：
将镍钴锰酸锂、导电石墨、聚丙烯腈衍生物溶于N-甲基吡咯烷酮中，在真空度不高于0.08MPa，在1000转/分的状态下搅拌10h，得到混合浆料，将混合浆料在1000W的功率下超声10h，超声结束后过100目筛网，得到正极浆料；将制得的正极浆料涂布于正极集电体表面，并进行加热干燥，得到正极板；
(2)负极板的制备：
首先将钴板用砂纸抛光，清洗干燥后置于激光加工器基台上，然后将聚焦高能密度脉冲激光束在空气气氛中聚焦于清洁后的钴板表面，最后将激光束以均匀的速度对钴板表面进行扫描处理，制得CoO/Co复合材料，其作为锂离子二次电池的负极板；其中，聚焦高能密度脉冲激光为飞秒、皮秒或纳秒型，激光波长为紫外光、可见光或红外光，激光频率为1KHZ-10MHZ，激光脉冲能量为0.01μJ-1mJ，激光扫描速度为3mm/s，间距为0.001-2mm；
(3)组装：
将正极板、聚酰亚胺多孔薄膜、负极板依次卷绕形成极芯，将极芯置于电池壳中，并向电池壳中加入电解液，然后密封，制得高容量锂离子二次电池；其中，聚酰亚胺多孔薄膜的孔隙率为35％，平均孔直径为30nm；电解液为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、六氟磷酸锂的混合物。
实施例2
一种高容量锂离子二次电池的制备方法，包括以下步骤：
(1)正极板的制备：
将镍钴锰酸锂、碳纳米管、聚偏二氟乙烯溶于N-甲基吡咯烷酮中，在真空度不高于0.08MPa，在1000转/分的状态下搅拌20h，得到混合浆料，将混合浆料在1000W的功率下超声15h，超声结束后过100目筛网，得到正极浆料；将制得的正极浆料涂布于正极集电体表面，并进行加热干燥，得到正极板；
(2)负极板的制备：
首先将钴板用砂纸抛光，清洗干燥后置于激光加工器基台上，然后将聚焦高能密度脉冲激光束在空气气氛中聚焦于清洁后的钴板表面，最后将激光束以均匀的速度对钴板表面进行扫描处理，制得CoO/Co复合材料，其作为锂离子二次电池的负极板；其中，聚焦高能密度脉冲激光为飞秒、皮秒或纳秒型，激光波长为紫外光、可见光或红外光，激光频率为1KHZ-10MHZ，激光脉冲能量为0.01μJ-1mJ，激光扫描速度为3cm/s，间距为0.001-2mm；
(3)组装：
将正极板、聚酰亚胺多孔薄膜、负极板依次卷绕形成极芯，将极芯置于电池壳中，并向电池壳中加入电解液，然后密封，制得高容量锂离子二次电池；其中，聚酰亚胺多孔薄膜的孔隙率为70％，平均孔直径为60nm；电解液为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、γ-丁内酯、六氟磷酸锂的混合物。
实施例3
一种高容量锂离子二次电池的制备方法，包括以下步骤：
(1)正极板的制备：
将镍钴锰酸锂、乙炔黑、丁苯橡胶溶于N-甲基吡咯烷酮中，在真空度不高于0.08MPa，在1000转/分的状态下搅拌13h，得到混合浆料，将混合浆料在1000W的功率下超声11h，超声结束后过100目筛网，得到正极浆料；将制得的正极浆料涂布于正极集电体表面，并进行加热干燥，得到正极板；
(2)负极板的制备：
首先将钴板用砂纸抛光，清洗干燥后置于激光加工器基台上，然后将聚焦高能密度脉冲激光束在空气气氛中聚焦于清洁后的钴板表面，最后将激光束以均匀的速度对钴板表面进行扫描处理，制得CoO/Co复合材料，其作为锂离子二次电池的负极板；其中，聚焦高能密度脉冲激光为飞秒、皮秒或纳秒型，激光波长为紫外光、可见光或红外光，激光频率为1KHZ-10MHZ，激光脉冲能量为0.01μJ-1mJ，激光扫描速度为3dm/s，间距为0.001-2mm；
(3)组装：
将正极板、聚酰亚胺多孔薄膜、负极板依次卷绕形成极芯，将极芯置于电池壳中，并向电池壳中加入电解液，然后密封，制得高容量锂离子二次电池；其中，聚酰亚胺多孔薄膜的孔隙率为45％，平均孔直径为40nm；电解液为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、丁酸乙酯、六氟磷酸锂的混合物。
实施例4
一种高容量锂离子二次电池的制备方法，包括以下步骤：
(1)正极板的制备：
将镍钴锰酸锂、导电石墨、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物溶于N-甲基吡咯烷酮中，在真空度不高于0.08MPa，在1000转/分的状态下搅拌16h，得到混合浆料，将混合浆料在1000W的功率下超声12h，超声结束后过100目筛网，得到正极浆料；将制得的正极浆料涂布于正极集电体表面，并进行加热干燥，得到正极板；
(2)负极板的制备：
首先将钴板用砂纸抛光，清洗干燥后置于激光加工器基台上，然后将聚焦高能密度脉冲激光束在空气气氛中聚焦于清洁后的钴板表面，最后将激光束以均匀的速度对钴板表面进行扫描处理，制得CoO/Co复合材料，其作为锂离子二次电池的负极板；其中，聚焦高能密度脉冲激光为飞秒、皮秒或纳秒型，激光波长为紫外光、可见光或红外光，激光频率为1KHZ-10MHZ，激光脉冲能量为0.01μJ-1mJ，激光扫描速度为3m/s，间距为0.001-2mm；
(3)组装：
将正极板、聚酰亚胺多孔薄膜、负极板依次卷绕形成极芯，将极芯置于电池壳中，并向电池壳中加入电解液，然后密封，制得高容量锂离子二次电池；其中，聚酰亚胺多孔薄膜的孔隙率为55％，平均孔直径为50nm；电解液为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、六氟磷酸锂的混合物。
实施例5
一种高容量锂离子二次电池的制备方法，包括以下步骤：
(1)正极板的制备：
将镍钴锰酸锂、碳纳米管、聚苯硫醚溶于N-甲基吡咯烷酮中，在真空度不高于0.08MPa，在1000转/分的状态下搅拌18h，得到混合浆料，将混合浆料在1000W的功率下超声13h，超声结束后过100目筛网，得到正极浆料；将制得的正极浆料涂布于正极集电体表面，并进行加热干燥，得到正极板；
(2)负极板的制备：
首先将钴板用砂纸抛光，清洗干燥后置于激光加工器基台上，然后将聚焦高能密度脉冲激光束在空气气氛中聚焦于清洁后的钴板表面，最后将激光束以均匀的速度对钴板表面进行扫描处理，制得CoO/Co复合材料，其作为锂离子二次电池的负极板；其中，聚焦高能密度脉冲激光为飞秒、皮秒或纳秒型，激光波长为紫外光、可见光或红外光，激光频率为1KHZ-10MHZ，激光脉冲能量为0.01μJ-1mJ，激光扫描速度为7m/s，间距为0.001-2mm；
(3)组装：
将正极板、聚酰亚胺多孔薄膜、负极板依次卷绕形成极芯，将极芯置于电池壳中，并向电池壳中加入电解液，然后密封，制得高容量锂离子二次电池；其中，聚酰亚胺多孔薄膜的孔隙率为65％，平均孔直径为55nm；电解液为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、六氟磷酸锂的混合物。
将实施例1-5制得的锂离子二次电池进行45℃循环性能测试，其中充电电流为0.5C，放电电流为0.5C，其2000个循环后的容量保持率均在90％以上；
将实施例1-5制得的锂离子二次电池进行10℃循环性能测试，其中充电电流为0.5C，放电电流为0.5C，其800个循环后的容量保持率均在88％以上；
以上说明本发明制得的锂离子电池高温循环和低温循环性能优异。